JP6559115B2 - X-ray scattering reduction device for use with 2D and 3D mammography - Google Patents
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Description
(関連出願の引用)
本願は、PCT国際出願として2014年3月13日に出願され、米国仮特許出願第61/790,336号(2013年3月15日出願)に対する優先権を主張し、上記出願は、その全体が参照により本明細書に引用される。
(Citation of related application)
This application was filed on March 13, 2014 as a PCT international application and claims priority to US Provisional Patent Application No. 61 / 790,336 (filed on March 15, 2013), which is incorporated herein in its entirety. Is hereby incorporated by reference.
(発明の分野)
本発明は、概して、X線撮影に関し、より具体的には、胸部撮像のためのX線散乱を低減させる散乱防止デバイスおよび方法に関する。
(Field of Invention)
The present invention relates generally to x-ray imaging, and more specifically to an anti-scatter device and method for reducing x-ray scattering for chest imaging.
X線マンモグラフィシステムは、胸部撮像のために広く使用されている。より最近では、トモシンセシスに基づく高度な撮像システムが、乳癌および他の病変のスクリーニングにおける使用のために開発されている。トモシンセシスシステムは、マンモグラフィX線線量レベルにおける限定された角度断層撮影に基づいて高分解能胸部撮像を可能にする、3次元(3D)マンモグラフィシステムである。典型的2次元(2D)マンモグラフィシステムとは対照的に、トモシンセシスシステムは、一連のX線投影画像を取得し、各投影画像は、X線源が胸部を覆って円弧等の経路に沿って移動するにつれて、異なる角変位で得られる。従来のコンピュータ断層撮影(CT)とは対照的に、トモシンセシスは、典型的には、胸部の周りのX線源の限定された角変位で得られた投影画像に基づく。トモシンセシスは、2Dマンモグラフィ撮像に存在する、組織重複および構造雑音によって生じる問題を低減または排除する。デジタル胸部トモシンセシスはまた、低減された胸部圧迫、改良された診断およびスクリーニング正確度、より少ない改修、および3D病変位置特定の可能性をもたらす。 X-ray mammography systems are widely used for chest imaging. More recently, advanced imaging systems based on tomosynthesis have been developed for use in screening for breast cancer and other lesions. The tomosynthesis system is a three-dimensional (3D) mammography system that enables high resolution chest imaging based on limited angular tomography at mammographic x-ray dose levels. In contrast to a typical two-dimensional (2D) mammography system, a tomosynthesis system acquires a series of X-ray projection images, and each projection image moves along a path, such as an arc, with the X-ray source covering the chest. As a result, different angular displacements are obtained. In contrast to conventional computed tomography (CT), tomosynthesis is typically based on projection images obtained with limited angular displacement of the x-ray source around the chest. Tomosynthesis reduces or eliminates the problems caused by tissue duplication and structural noise present in 2D mammography imaging. Digital chest tomosynthesis also offers the potential for reduced chest compression, improved diagnostic and screening accuracy, fewer rework, and 3D lesion localization.
散乱X線は、概して、X線画像にぼけを生じさせ、その画質を劣化させる。散乱防止グリッドが、典型的には、従来の2DX線撮像システムでは使用され、主要X線をX線検出器に到達させながら、コンプトン散乱X線等の散乱X線を選択的に遮断することによって、X線散乱を低減させる。したがって、散乱防止グリッドは、組織によって散乱される検出されたX線の数を低減させることによって、画質および組織コントラストを向上させる。散乱防止グリッドは、2Dマンモグラフィ等の従来のX線撮像システムにおける使用のために開発されているが、トモシンセシス撮像と協働する、X線散乱低減デバイスおよび方法の必要性がある。 Scattered x-rays generally cause blurring in the x-ray image and degrade its image quality. Anti-scatter grids are typically used in conventional 2DX imaging systems by selectively blocking scattered X-rays such as Compton scattered X-rays while allowing the primary X-rays to reach the X-ray detector. , Reduce X-ray scattering. Thus, the anti-scatter grid improves image quality and tissue contrast by reducing the number of detected x-rays scattered by the tissue. Although anti-scatter grids have been developed for use in conventional X-ray imaging systems such as 2D mammography, there is a need for X-ray scatter reduction devices and methods that work with tomosynthesis imaging.
本開示の側面および実施形態は、胸部撮像のために、より具体的には、トモシンセシス撮像のために、X線散乱を低減させるためのシステムおよび方法を提供することを対象とする。散乱防止グリッドおよび散乱防止グリッドがその中に組み込まれるX線撮像システムが、開示される。種々の実施形態では、X線撮像システムは、本明細書に開示される側面に従って構成される散乱防止グリッドを有し得、2Dマンモグラフィモードおよび(3D)トモシンセシスモードのうちの少なくとも1つで動作可能であり得る。散乱防止グリッドの使用は、特に、厚い胸部、例えば、不均一に高密度または非常に高密度である胸部を撮像するために有用である。 Aspects and embodiments of the present disclosure are directed to providing systems and methods for reducing X-ray scattering for chest imaging, and more specifically for tomosynthesis imaging. An anti-scatter grid and an x-ray imaging system in which the anti-scatter grid is incorporated are disclosed. In various embodiments, an x-ray imaging system can have an anti-scatter grid configured in accordance with aspects disclosed herein and can operate in at least one of a 2D mammography mode and a (3D) tomosynthesis mode. It can be. The use of anti-scatter grids is particularly useful for imaging thick breasts, eg, breasts that are unevenly dense or very dense.
種々の側面、実施形態、および利点が、以下に詳細に論じられる。本明細書に開示される実施形態は、本明細書に開示される原理のうちの少なくとも1つと一貫した任意の様式において、他の実施形態と組み合わせられ得、「ある実施形態」、「いくつかの実施形態」、「ある代替実施形態」、「種々の実施形態」、「一実施形態」等への言及は、必ずしも、互に排他的であるわけではなく、説明される特定の特徴、構造、または特性が、少なくとも一実施形態内に含まれ得ることを示すことを意図する。本明細書におけるそのような用語の出現は、必ずしも全て、同一の実施形態を参照するわけではない。1つ以上の側面による任意の1つ以上の実施形態と関連して論じられる特徴および利点は、任意の他の実施形態または側面における類似の役割から除外されることを意図するわけではない。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
X線散乱を低減させるための装置であって、前記装置は、
モータと、
前記モータに結合されている散乱防止グリッドと
を備え、
前記散乱防止グリッドは、複数の隔壁を有し、前記散乱防止グリッドは、前記複数の隔壁の各隔壁が、X線撮像デバイスを使用する対象の撮像の間、前記対象の冠状面と実質的に平行な方向に沿って延びるように、前記X線撮像デバイスに対して位置付けられるように構成されており、
前記モータは、前記X線撮像デバイスの第1のモードにおいて、前記散乱防止グリッドを視野の外へ後退させるように構成され、前記モータは、前記X線撮像デバイスの第2のモードにおいて、前記散乱防止グリッドを前記視野内で検出器に対して移動させるように構成されている、装置。
(項目2)
前記複数の隔壁の各隔壁は、実質的に線形である、項目1に記載の装置。
(項目3)
前記散乱防止グリッドは、少なくとも70隔壁/cmの密度を有する、項目1に記載の装置。
(項目4)
前記複数の隔壁の各隔壁は、前記対象の冠状面と実質的に平行な方向に沿って延びている長さを有する薄細片である、項目1または3に記載の装置。
(項目5)
前記複数の隔壁は、平行構成で配列されている、項目1または3に記載の装置。
(項目6)
前記複数の隔壁は、集束構成で配列されており、前記複数の隔壁は、X線源の焦点に向けられている、項目1または3に記載の装置。
(項目7)
前記X線撮像デバイスは、トモシンセシス撮像デバイスである、項目1に記載の装置。
(項目8)
前記X線撮像デバイスは、2Dマンモグラフィモードおよび3Dトモシンセシスモードで動作するように構成されている、項目7に記載の装置。
(項目9)
前記散乱防止グリッドは、前記X線撮像デバイスを使用する前記対象の撮像の間、前記対象の矢状面と実質的に平行な第1の方向に沿って移動するようにさらに構成されている、項目1に記載の装置。
(項目10)
前記散乱防止グリッドは、前記X線撮像デバイスを使用する前記対象の撮像の間、前記対象の冠状面と実質的に平行な第2の方向に沿って移動するようにさらに構成されている、項目1、3、または9に記載の装置。
(項目11)
前記散乱防止グリッドは、トモシンセシスモードで動作する前記X線撮像デバイスを使用する前記対象の撮像の間、結果として生じる画像中のモアレパターンを低減させるために有効な軌道に沿い、かつそのために有効な速度で移動するようにさらに構成されている、項目1に記載の装置。
(項目12)
前記散乱防止グリッドは、複数のトモシンセシスばく露の各ばく露の間、前記軌道に沿って移動するようにさらに構成されている、項目11に記載の装置。
(項目13)
前記散乱防止グリッドは、前記モアレパターンを低減させるために必要とされる運動距離を制限するために、少なくとも70隔壁/cmの密度を有する、項目11または12に記載の装置。
(項目14)
前記散乱防止グリッドに結合されているモータをさらに備え、前記モータは、トモシンセシスモードで動作する前記X線撮像デバイスを使用する前記対象の胸部の撮像の間、前記散乱防止グリッドを移動させるように構成されている、項目1に記載の装置。
(項目15)
前記モータは、ステッパモータ、サーボモータ、線形モータ、音声コイル、および圧電モータのうちの1つである、項目14に記載の装置。
(項目16)
前記モータは、前記トモシンセシスモードで動作する前記X線撮像デバイスを使用した前記胸部の撮像の間、前記対象の矢状面と実質的に平行な第1の方向に沿って、前記散乱防止グリッドを移動させるようにさらに構成されている、項目14に記載の装置。
(項目17)
前記モータは、台形プロファイルおよび正弦波プロファイルのうちの1つである速度プロファイルで前記散乱防止グリッドを移動させるようにさら構成されている、項目14に記載の装置。
(項目18)
前記散乱防止グリッドは、後退可能であるようにさらに構成されている、項目1または3に記載の装置。
(項目19)
対象の胸部の撮像のためにトモシンセシスモードで動作するように構成されている、装置であって、前記装置は、
モータと、
前記トモシンセシスモードで撮像するために移動するように構成されているX線源と、
X線検出器と、
前記X線源と前記X線検出器との間に胸部を位置付けるように構成されているプラットフォームと、
前記プラットフォームと前記X線検出器との間に配置されている散乱防止グリッドと
を備え、
前記散乱防止グリッドは、複数の隔壁を有し、前記複数の隔壁の各隔壁は、前記対象の冠状面と実質的に平行な方向に沿って延びている長さを有し、
前記モータは、前記装置の第1のモードにおいて、前記散乱防止グリッドを前記視野の外へ後退させるように構成され、前記モータは、前記装置の第2のモードにおいて、前記散乱防止グリッドを前記視野内で前記X線検出器に対して移動させるように構成され、前記第2のモードは、前記トモシンセシスモードである、装置。
(項目20)
前記X線検出器は、前記トモシンセシスモードでの撮像の間、前記X線源の運動に対して相互的な方向に移動するように構成されている、項目19に記載の装置。
(項目21)
前記散乱防止グリッドは、前記X線検出器に結合され、それによって、前記散乱防止グリッドは、前記トモシンセシスモードでの撮像の間、前記X線検出器とともに移動する、項目20に記載の装置。
(項目22)
前記散乱防止グリッドは、前記トモシンセシスモードでの撮像の間、前記対象の矢状面と実質的に平行な第1の方向に沿って移動するように構成されている、項目19に記載の装置。
(項目23)
前記散乱防止グリッドは、前記トモシンセシスモードでの撮像の間、前記対象の冠状面と実質的に平行な第2の方向に沿って移動するようにさらに構成されている、項目22に記載の装置。
(項目24)
前記散乱防止グリッドは、前記トモシンセシスモードでの撮像の間、結果として生じる画像中のモアレパターンを低減させるために有効な軌道に沿い、かつそのために有効な速度で移動するようにさらに構成されている、項目19に記載の装置。
(項目25)
前記散乱防止グリッドは、前記モアレパターンを低減させるために必要とされる運動距離を制限するために、少なくとも70隔壁/cmの密度を有する、項目24に記載の装置。
(項目26)
前記散乱防止グリッドは、複数のトモシンセシスばく露の各ばく露の間、前記軌道に沿って移動するようにさらに構成されている、項目24に記載の装置。
(項目27)
前記モータは、ステッパモータ、サーボモータ、線形モータ、音声コイル、および圧電モータのうちの1つである、項目19に記載の装置。
(項目28)
前記モータは、台形プロファイルおよび正弦波プロファイルのうちの1つである速度プロファイルで前記散乱防止グリッドを移動させるようにさらに構成されている、項目27に記載の装置。
(項目29)
前記対象の胸部の撮像のために、2Dマンモグラフィモードで動作するようにさらに構成されている、項目20から28のいずれかに記載の装置。
(項目30)
前記散乱防止グリッドは、前記散乱防止グリッドの撮像領域からの除去を可能にするように、後退可能であるようにさらに構成されている、項目20から28のいずれかに記載の装置。
(項目31)
前記複数の隔壁の各隔壁は、実質的に線形である、項目20から28のいずれかに記載の装置。
(項目32)
前記散乱防止グリッドは、少なくとも70隔壁/cmの密度を有する、項目20から28のいずれかに記載の装置。
(項目33)
前記複数の隔壁の各隔壁は、薄細片である、項目20から28のいずれかに記載の装置。
(項目34)
前記複数の隔壁は、平行構成で配列されている、項目20から28のいずれかに記載の装置。
(項目35)
前記複数の隔壁は、集束構成で配列されており、前記複数の隔壁は、前記X線源の焦点に向けられている、項目20から28のいずれかに記載の装置。
(項目36)
前記プラットフォームは、前記胸部を圧迫するように構成されている圧迫構造と、前記胸部を前記X線源と前記X線検出器との間に固定するように構成されている固定構造とのうちの少なくとも1つを含む、前記項目20から28のいずれかに記載の装置。
Various aspects, embodiments, and advantages are discussed in detail below. Embodiments disclosed herein may be combined with other embodiments in any manner consistent with at least one of the principles disclosed herein, such as “one embodiment”, “some References to "embodiments", "alternative embodiments", "various embodiments", "one embodiment" and the like are not necessarily mutually exclusive and the specific features, structures described It is intended to indicate that a feature or characteristic may be included in at least one embodiment. The appearances of such terms herein are not necessarily all referring to the same embodiment. Features and advantages discussed in connection with any one or more embodiments according to one or more aspects are not intended to be excluded from a similar role in any other embodiments or aspects.
For example, the present invention provides the following.
(Item 1)
An apparatus for reducing X-ray scattering, the apparatus comprising:
A motor,
An anti-scatter grid coupled to the motor;
With
The anti-scatter grid has a plurality of partition walls, and the anti-scatter grid is substantially parallel to the coronal surface of the object during imaging of the object using an X-ray imaging device. Configured to be positioned with respect to the X-ray imaging device so as to extend along a parallel direction;
The motor is configured to retract the anti-scatter grid out of field in a first mode of the X-ray imaging device, and the motor is configured to move the scattering in a second mode of the X-ray imaging device. An apparatus configured to move a prevention grid relative to a detector within the field of view.
(Item 2)
The apparatus of item 1, wherein each partition of the plurality of partitions is substantially linear.
(Item 3)
Item 2. The device of item 1, wherein the anti-scatter grid has a density of at least 70 partitions / cm.
(Item 4)
4. The apparatus according to item 1 or 3, wherein each partition of the plurality of partitions is a thin strip having a length extending along a direction substantially parallel to the coronal surface of the object.
(Item 5)
4. The apparatus according to item 1 or 3, wherein the plurality of partition walls are arranged in a parallel configuration.
(Item 6)
4. The apparatus according to item 1 or 3, wherein the plurality of partitions are arranged in a focusing configuration, and the plurality of partitions are directed to the focal point of the X-ray source.
(Item 7)
The apparatus according to item 1, wherein the X-ray imaging device is a tomosynthesis imaging device.
(Item 8)
The apparatus of item 7, wherein the X-ray imaging device is configured to operate in a 2D mammography mode and a 3D tomosynthesis mode.
(Item 9)
The anti-scatter grid is further configured to move along a first direction substantially parallel to the sagittal plane of the object during imaging of the object using the X-ray imaging device. The apparatus according to item 1.
(Item 10)
The anti-scatter grid is further configured to move along a second direction substantially parallel to the coronal plane of the object during imaging of the object using the X-ray imaging device. The apparatus according to 1, 3, or 9.
(Item 11)
The anti-scatter grid follows and is effective for reducing moiré patterns in the resulting image during imaging of the object using the X-ray imaging device operating in tomosynthesis mode. The apparatus of item 1, further configured to move at a speed.
(Item 12)
12. The apparatus of item 11, wherein the anti-scatter grid is further configured to move along the trajectory during each exposure of a plurality of tomosynthesis exposures.
(Item 13)
13. Apparatus according to item 11 or 12, wherein the anti-scatter grid has a density of at least 70 partitions / cm to limit the distance of movement required to reduce the moire pattern.
(Item 14)
A motor coupled to the anti-scatter grid, the motor configured to move the anti-scatter grid during imaging of the subject's chest using the X-ray imaging device operating in a tomosynthesis mode; The apparatus according to item 1, wherein:
(Item 15)
Item 15. The apparatus of item 14, wherein the motor is one of a stepper motor, a servo motor, a linear motor, a voice coil, and a piezoelectric motor.
(Item 16)
The motor moves the anti-scatter grid along a first direction substantially parallel to the sagittal plane of the object during imaging of the chest using the X-ray imaging device operating in the tomosynthesis mode. Item 15. The device of item 14, further configured to move.
(Item 17)
15. The apparatus of item 14, wherein the motor is further configured to move the anti-scatter grid with a velocity profile that is one of a trapezoidal profile and a sinusoidal profile.
(Item 18)
Item 4. The device of item 1 or 3, wherein the anti-scatter grid is further configured to be retractable.
(Item 19)
An apparatus configured to operate in a tomosynthesis mode for imaging of a subject's chest, the apparatus comprising:
A motor,
An X-ray source configured to move for imaging in the tomosynthesis mode;
An X-ray detector;
A platform configured to position a chest between the x-ray source and the x-ray detector;
An anti-scatter grid disposed between the platform and the X-ray detector;
With
The anti-scatter grid has a plurality of partition walls, and each partition wall of the plurality of partition walls has a length extending along a direction substantially parallel to the coronal surface of the object,
The motor is configured to retract the anti-scatter grid out of the field of view in a first mode of the device, and the motor moves the anti-scatter grid to the field of view in a second mode of the device. And wherein the second mode is the tomosynthesis mode.
(Item 20)
Item 20. The apparatus of item 19, wherein the X-ray detector is configured to move in a reciprocal direction with respect to movement of the X-ray source during imaging in the tomosynthesis mode.
(Item 21)
21. The apparatus of item 20, wherein the anti-scatter grid is coupled to the X-ray detector, whereby the anti-scatter grid moves with the X-ray detector during imaging in the tomosynthesis mode.
(Item 22)
20. The apparatus of item 19, wherein the anti-scatter grid is configured to move along a first direction substantially parallel to the sagittal plane of the object during imaging in the tomosynthesis mode.
(Item 23)
24. The apparatus of item 22, wherein the anti-scatter grid is further configured to move along a second direction substantially parallel to the coronal plane of the object during imaging in the tomosynthesis mode.
(Item 24)
The anti-scatter grid is further configured to move along and at a speed effective for reducing moiré patterns in the resulting image during imaging in the tomosynthesis mode. The apparatus according to item 19.
(Item 25)
25. The apparatus of item 24, wherein the anti-scatter grid has a density of at least 70 septa / cm to limit the distance of motion required to reduce the moire pattern.
(Item 26)
25. The apparatus of item 24, wherein the anti-scatter grid is further configured to move along the trajectory during each exposure of a plurality of tomosynthesis exposures.
(Item 27)
Item 20. The apparatus of item 19, wherein the motor is one of a stepper motor, a servo motor, a linear motor, a voice coil, and a piezoelectric motor.
(Item 28)
28. The apparatus of item 27, wherein the motor is further configured to move the anti-scatter grid with a velocity profile that is one of a trapezoidal profile and a sinusoidal profile.
(Item 29)
29. Apparatus according to any of items 20 to 28, further configured to operate in 2D mammography mode for imaging of the subject's chest.
(Item 30)
29. Apparatus according to any of items 20 to 28, wherein the anti-scatter grid is further configured to be retractable to allow removal of the anti-scatter grid from the imaging area.
(Item 31)
29. An apparatus according to any of items 20 to 28, wherein each partition of the plurality of partitions is substantially linear.
(Item 32)
29. Apparatus according to any of items 20 to 28, wherein the anti-scatter grid has a density of at least 70 partitions / cm.
(Item 33)
29. The apparatus according to any one of items 20 to 28, wherein each partition of the plurality of partitions is a thin strip.
(Item 34)
29. An apparatus according to any of items 20 to 28, wherein the plurality of partition walls are arranged in a parallel configuration.
(Item 35)
29. Apparatus according to any of items 20 to 28, wherein the plurality of partitions are arranged in a focusing configuration, and the plurality of partitions are directed to the focal point of the x-ray source.
(Item 36)
The platform includes: a compression structure configured to compress the chest; and a fixing structure configured to fix the chest between the X-ray source and the X-ray detector. 29. Apparatus according to any of items 20 to 28, comprising at least one.
少なくとも一実施形態の種々の側面が、正確な縮尺で描かれることを意図するわけではない、付随の図を参照して、以下に論じられる。図は、種々の側面および実施形態の例証およびさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書内に組み込まれ、かつその一部を構成するが、本開示の限定の画定として意図されるわけではない。図中、種々の図に図示される各同じまたは略同じ構成要素は、同一数字によって表される。明確にする目的のために、全ての構成要素が、全ての図において標識されない場合がある。
散乱防止グリッドは、多くの場合、画像に及ぼす散乱放射の画像劣化影響を低減させるために、放射線撮像において使用される。定常散乱防止グリッドは、例えば、X線検出器の画素パターンへの散乱防止グリッドパターンの干渉により、特に、デジタルX線検出器において問題となる、モアレパターンアーチファクトを生じさせ得る。したがって、結果として生じる画像は、画質を劣化させる、モアレパターン化またはグリッド線アーチファクトを呈する。放射線撮像における使用のための散乱防止グリッドの非限定的実施例として、米国特許出願公開第2012/0170711号ならびに米国特許第7,418,076号および第7,715,524号(それぞれ、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる)が挙げられる。 Anti-scatter grids are often used in radiation imaging to reduce image degradation effects of scattered radiation on the image. Stationary anti-scatter grids can cause moiré pattern artifacts, particularly problematic in digital X-ray detectors, due to interference of the anti-scatter grid pattern with the pixel pattern of the X-ray detector, for example. Thus, the resulting image exhibits moiré patterning or grid line artifacts that degrade image quality. Non-limiting examples of anti-scatter grids for use in radiographic imaging include US 2012/0170711 and US Pat. Nos. 7,418,076 and 7,715,524 (see respectively Which is incorporated herein in its entirety).
本開示の側面および実施形態は、2Dおよび3Dマンモグラフィにおける使用のために、モアレパターンの低減または補正もまた可能にする、X線散乱低減システムおよび方法を提供することを対象とする。いくつかの実施形態では、散乱防止グリッドは、X線ばく露の間、X線検出器に対して移動し、モアレパターンをぼけさせ得る。種々の実施形態では、モアレパターンはまた、画像処理技法を使用して低減され得る。 Aspects and embodiments of the present disclosure are directed to providing x-ray scattering reduction systems and methods that also allow for the reduction or correction of moire patterns for use in 2D and 3D mammography. In some embodiments, the anti-scatter grid may move relative to the x-ray detector during x-ray exposure and blur the moire pattern. In various embodiments, the moire pattern can also be reduced using image processing techniques.
本開示の一側面によると、散乱防止グリッドの運動は、トモシンセシス撮像システムにおける使用に対して特有の課題を呈し、それがトモシンセシス撮像のための散乱防止グリッドの使用を妨げることが理解される。例えば、散乱防止グリッドの運動は、X線ばく露信号と同期されなければならない。しかしながら、従来の2Dマンモグラフィとは対照的に、トモシンセシス撮像は、胸部の複数のX線投影画像を得ることを伴い、X線投影画像の各々は、胸部に対するX線源の複数の角変位の各々における短いX線ばく露時間の間に得られる。したがって、散乱防止グリッドは、トモシンセシス撮像のX線ばく露に対応する非常に短持続時間の間に、モアレパターンを低減させるために有効な距離を移動しなければならない。さらに、トモシンセシス撮像システムは、典型的には、散乱防止グリッドが撮像の間に移動し得る距離に厳しい空間的制約を課す。 According to one aspect of the present disclosure, it is understood that the movement of the anti-scatter grid presents unique challenges for use in tomosynthesis imaging systems that preclude the use of the anti-scatter grid for tomosynthesis imaging. For example, the movement of the anti-scatter grid must be synchronized with the X-ray exposure signal. However, in contrast to conventional 2D mammography, tomosynthesis imaging involves obtaining a plurality of X-ray projection images of the chest, each of the X-ray projection images being each of a plurality of angular displacements of the X-ray source relative to the chest. Obtained during a short X-ray exposure time. Therefore, the anti-scatter grid must travel an effective distance to reduce the moire pattern for a very short duration corresponding to the X-ray exposure of tomosynthesis imaging. Furthermore, tomosynthesis imaging systems typically impose severe spatial constraints on the distance that the anti-scatter grid can travel during imaging.
本明細書に提示される種々の側面および実施形態は、前述の課題に対処する。種々の実施形態では、散乱防止グリッドは、隔壁または積層とも称される、薄細片を含む。隔壁は、鉛等の放射線不透過性材料または高X線吸収材料から作製され得、隙間によって分離され得る。隙間は、炭素ファイバまたはアルミニウム等の放射線透過性材料または低X線減衰材料から作製され得る。従来の散乱防止グリッドとは対照的に、本明細書に開示される散乱防止グリッドの実施形態は、散乱防止グリッドの各隔壁が、撮像の間、対象の冠状面と実質的に平行な軸に沿って、長さ方向に向けられるように、X線撮像デバイス、より具体的には、トモシンセシス撮像デバイスに対して位置付けられるように構成され得る。いくつかの実施形態では、散乱防止グリッドは、撮像の間、対象の矢状面と実質的に平行な方向に沿って移動するように構成され得る。いくつかの実施形態では、散乱防止グリッドは、典型的には、30〜50隔壁/cmの範囲内の隔壁密度を有する、従来の散乱防止グリッドとは対照的に、少なくとも70隔壁/cmのグリッド線密度とも称される、隔壁密度を有し得る。本明細書に開示される種々の実施形態は、散乱防止グリッドが、トモシンセシス撮像のX線ばく露と同期した持続時間内に、かつ結果として生じる画像内のモアレパターンを低減させるように構成される向きにおいて、従来の散乱防止グリッドと比較して、比較的に短い距離を移動することを可能にする。 Various aspects and embodiments presented herein address the aforementioned challenges. In various embodiments, the anti-scatter grid includes thin strips, also referred to as barriers or stacks. The septum can be made from a radiopaque material such as lead or a high x-ray absorbing material and can be separated by a gap. The gap may be made from a radiolucent material such as carbon fiber or aluminum or a low x-ray attenuation material. In contrast to conventional anti-scatter grids, the anti-scatter grid embodiments disclosed herein allow each partition of the anti-scatter grid to be in an axis substantially parallel to the coronal surface of the object during imaging. And can be configured to be positioned relative to the X-ray imaging device, and more specifically to the tomosynthesis imaging device, so as to be oriented along the length. In some embodiments, the anti-scatter grid may be configured to move along a direction substantially parallel to the sagittal plane of the object during imaging. In some embodiments, the anti-scatter grid typically has a partition density in the range of 30-50 partitions / cm, in contrast to a conventional anti-scatter grid, at least 70 partitions / cm. It may have a partition density, also referred to as linear density. Various embodiments disclosed herein are configured such that the anti-scatter grid reduces the moiré pattern in the duration, and in the resulting image, in synchronization with tomosynthesis imaging x-ray exposure. In orientation, it is possible to move a relatively short distance compared to a conventional anti-scatter grid.
本明細書で論じられる方法および装置の実施形態は以下の説明に記載される、または付随の図面に図示される構成要素の構造および配列の詳細に用途が限定されないことを理解されたい。本方法および装置は、他の実施形態にも実装可能であり、かつ種々の方法で実践または実施可能である。具体的実装の実施例が、例証目的のためだけに本明細書に提供されるが、限定として意図されるものではない。特に、任意の1つ以上の実施形態に関連して論じられる作用、要素、および特徴は、任意の他の実施形態における類似の役割から除去されることを意図するものではない。 It should be understood that the method and apparatus embodiments discussed herein are not limited in application to the details of the construction and arrangement of components set forth in the following description or illustrated in the accompanying drawings. The method and apparatus may be implemented in other embodiments and may be practiced or carried out in various ways. Examples of specific implementations are provided herein for illustrative purposes only, and are not intended as limitations. In particular, acts, elements, and features discussed in connection with any one or more embodiments are not intended to be removed from a similar role in any other embodiments.
また、本明細書で使用される用語および専門用語は、説明の目的のためのものであり、限定と見なされるべきではない。単数形で言及される本明細書のシステムおよび方法の実施形態または要素または作用の任意の言及はまた、複数のこれらの要素を含む実施形態を包含し得、本明細書の任意の実施形態または要素または作用における複数形の任意の言及はまた、単一要素のみを含む実施形態を包含し得る。本明細書では、「含む(including)」、「備えている(comprising)」、「有する(having)」、「含有する(containing)」、「伴う(involving)」、およびその変形例の使用は、その後に列挙されるアイテムおよびその均等物ならびに付加的アイテムを包含することを意味する。「または(or)」の言及は、「or」を使用して説明される任意の用語が、説明される用語の1つ、2つ以上、および全部のいずれかを示し得るということの含有として解釈され得る。 Also, the terms and terminology used herein are for illustrative purposes and should not be considered limiting. Any reference to system or method embodiments or elements or acts herein referred to in the singular can also include embodiments including a plurality of these elements, and any embodiment or elements herein Any reference to a plurality of elements or acts may also encompass embodiments that include only a single element. As used herein, the use of “including”, “comprising”, “having”, “containing”, “involving”, and variations thereof is used Is meant to encompass the items listed thereafter and equivalents thereof as well as additional items. Reference to “or” is included as an inclusion that any term described using “or” may indicate one, two or more, and all of the terms being described. Can be interpreted.
便宜上、かつ例証を明確にするために、適切な場合、参照番号は、対応または類似する要素あるいはステップを示すために図間で繰り返され得ることを理解されたい。 For convenience and clarity of illustration, it should be understood that reference numerals may be repeated between figures to indicate corresponding or similar elements or steps, where appropriate.
ここで図面を参照すると、図1Aは、本開示の側面に従って構成される散乱防止グリッド104を有するトモシンセシス撮像装置102を使用して、対象100の胸部の撮像の断面側面図を図示する。いくつかの実施形態では、トモシンセシス撮像装置102はさらに、例えば、特許文書第US7,831,296号、第US2011/0216879号、および第US2012/0219111号(参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる)に説明されるように、2Dマンモグラフィモードで動作可能であり得る。
Referring now to the drawings, FIG. 1A illustrates a cross-sectional side view of imaging of the chest of a subject 100 using a
トモシンセシス撮像装置102は、X線管とも称される、X線源106を含む。X線源106は、例えば、線108によって示されるように、X線ビームを対象100の胸部に向かって送達するように構成される。2Dマンモグラフィモードでは、X線源は、X線ばく露の間、固定位置からX線ビームを方向付け得る。トモシンセシスモードでは、X線源は、図4Aから4Cを参照して以下にさらに図示および説明されるように、対象100の胸部の上方の弧等の経路に沿って移動し得る。トモシンセシス撮像装置102はさらに、撮像されている胸部を通して伝送されるX線を受信するように位置付けられる、X線検出器110を含む。いくつかの実施形態では、検出器は、デジタルX線検出器であり得る。2Dマンモグラフィ撮像では、X線検出器110は、静止し得る。トモシンセシスモードでは、X線検出器110は、図4Aから4Cを参照して以下にさらに図示および説明されるように、X線源106の運動に対して相互的な経路に沿って移動または回転し、それによって、その向きをX線源に向かって維持し得る。
The
トモシンセシス撮像装置102はさらに、対象100の胸部をX線源106とX線検出器110との間に位置付けるように構成される、プラットフォーム112を含む。プラットフォーム112は、X線源106とX線検出器110との間に位置付けられ、対象100の胸部のトモシンセシス撮像の間、X線源およびX線検出器のうちの少なくとも1つがプラットフォームの周りを回転するに場合、静止したままである。トモシンセシス撮像装置102はさらに、撮像のために、胸部を圧迫および固定するように構成される、固定構造114を含む。胸部は、対象の運動を低減させ、また、散乱を低減させ、胸部内の重複構造を分離させ、撮像される胸部の厚さをより均一にし、より均一なX線ばく露を提供するように圧迫され得る。プラットフォーム112および固定構造114は、図1Aを参照すると、別個の要素として説明されたが、プラットフォームおよび固定構造は、統合された要素として提供され得る。
The
図1Aはさらに、対象100の身体面を図示する。図1Aにおける対象100の断面図は、対象の矢状面と平行な面にある。矢状面は、対象100を右および左部分に分割する、縦断面である。矢状面は、図1Aに示されるように、y−軸122およびz−軸124を含む、y−z平面と平行である。x−軸(図1Aには図示されないが、図4Bおよび4Cを参照して以下にさらに図示および説明される)は、ページの外へ延び、y−z平面に直交する。対象100の冠状面126は、対象を正面および背面部分に分割する、別の縦断面である。図1Aに破線によって示される、冠状面126は、z−軸124およびx−軸を含む、x−z平面と平行である。対象100の横断面128は、対象を上および下部分に分割する、水平平面である。図1Aに破線によって示される、横断面128は、y−軸122およびx−軸を含む、x−y平面と平行である。矢状面、冠状面126、および横断面128は、互に直交し、それぞれ、y−z平面、x−z平面およびx−y平面と平行である。
FIG. 1A further illustrates the body surface of the subject 100. 1A is in a plane parallel to the sagittal plane of the object. The sagittal plane is a longitudinal section that divides the
身体面の言及は、散乱防止グリッドの向きおよび運動を説明するために、本明細書で使用される。散乱防止グリッドは、X線撮像装置のアームの位置に対して固定され得、散乱防止グリッド運動は、身体面に対して位置付けられ得る、アームのデカルト座標に基づいて説明され得ることを理解されたい。 Body surface references are used herein to describe the orientation and movement of the anti-scatter grid. It should be understood that the anti-scatter grid can be fixed relative to the position of the arm of the X-ray imaging device and the anti-scatter grid motion can be described based on the Cartesian coordinates of the arm that can be positioned relative to the body surface. .
トモシンセシス撮像装置102は、複数の隔壁116を有する、散乱防止グリッド104を含む。散乱防止グリッド104は、少なくとも70隔壁/cmの隔壁密度を有する。散乱防止グリッド104は、プラットフォーム112とX線検出器110との間に位置付けられ、撮像の間、胸部組織によって散乱されるX線がX線検出器110に到達することを低減させるように構成される。散乱防止グリッド104は、複数の隔壁の各隔壁116が、冠状面126(または、x−z平面)と実質的に平行な方向に沿って延びるように、トモシンセシス撮像装置102に対して位置付けられる。ある実施形態では、複数の隔壁は、冠状面と正確に平行であるか、冠状面に対して若干角度がずれるか(但し、概して、その平面内にある)、またはそれらのある組み合わせであり得る。例証目的のために、実施例として、患者の胸壁に最も近い隔壁は、冠状面と正確に平行であり得る一方、胸壁から最も遠い隔壁は、冠状面に対して若干角度がずれ得る(但し、概して、その平面内にある)。別の実施例では、患者の胸壁に最も近い隔壁は、冠状面に対して若干角度がずれ得る(但し、概して、その平面内にある)一方、胸壁から最も遠い隔壁は、冠状面と正確に平行であり得る。図1Aは、隔壁の高さおよび厚さを図示する、隔壁116の側面図を示す。しかしながら、隔壁116は、図3Aを参照して以下にさらに図示および説明されるように、冠状面126と平行な軸に沿って延びる、長さを有する。胸部撮像の場合、冠状面126と実質的に平行な方向に沿った隔壁116の向きは、対象100の胸壁と実質的に平行な隔壁に対応し得る。冠状面126と実質的に平行な方向に沿って長さ方向に延びる隔壁の構成は、トモシンセシス撮像の間、散乱防止グリッドを通した伝送を最大限にする。ある実施形態では、隔壁は、胸壁に最も近い隔壁が、胸壁から最も遠い隔壁と同一の整列を有しないように、例えば、X線源に集束させられる。加えて、または代替として、散乱防止グリッド104の上面の隔壁は、互に略平行である。
The
図1Bは、散乱防止グリッド104の移動をさらに図示する、対象100の胸部を撮像するための同一の実施形態を示す。示されるように、散乱防止グリッドは、X線検出器110に対して移動させられる。散乱防止グリッド104は、矢状面(または、y−z平面)と実質的に平行な方向に沿って移動する。前述のように、X線検出器に対する散乱防止グリッドの運動は、結果として生じる画像内のモアレパターンを低減させることが可能である。種々の実施形態では、矢状面と実質的に平行な方向に沿った散乱防止グリッドの運動は、グリッド線のぼけ(モアレパターン)を最大限にし、グリッド線の強度を低減させる。
FIG. 1B shows the same embodiment for imaging the chest of the subject 100, further illustrating the movement of the
X線検出器110は、いくつかの撮像モードの間、静止し得るが、X線検出器は、トモシンセシス撮像の間、X線源が移動するにつれて、その向きをX線源に向かって維持するように移動させられ得る。散乱防止グリッド104の運動はさらに、X線検出器110の運動に結合され得る。例えば、散乱防止グリッド104は、X線検出器110に堅く取り付けられ得る。したがって、散乱防止グリッドは、X線検出器が移動すると、X線検出器とともに移動し得る。例えば、トモシンセシス撮像の間、散乱防止グリッドは、X線検出器とともに移動または回転し、その向きをX線源106の焦点に向かって維持する一方、同時に、X線検出器に対して移動し、モアレパターンを低減させ得る。種々の実施形態では、散乱防止グリッド104は、隔壁116が冠状面126と実質的に平行な方向に沿ってその向きを維持しながら、X線検出器110とともに移動し得る。例えば、X線検出器110は、散乱防止グリッド104とともに、隔壁116が冠状面126と平行な長さ方向を維持しながら、y−軸122と平行な軸の周りを回転し得る(例えば、図4Cに示されるように)。他の実施形態では、散乱防止グリッドは、X線検出器とともに移動または回転しないこともある。さらに他の実施形態では、散乱防止グリッドは、トモシンセシス撮像の間、静止し得る。例えば、散乱防止グリッドは、静止したプラットフォームに結合され得る。
The
散乱防止グリッド104はさらに、撮像の間、対象100の冠状面126と実質的に平行な第2の方向に沿って移動するように構成される。種々の実施形態では、散乱防止グリッドは、対象100の矢状面と実質的に平行な第1の方向および冠状面126と実質的に平行な第2の方向のうちの少なくとも1つに沿って移動し得る。例えば、x−軸に沿った散乱防止グリッドの運動は、y−軸に沿った運動と併せて、円形および/または楕円形運動を可能にする。隔壁が胸壁(冠状面)と若干平行がずれている場合、円形運動または楕円形運動はさらに、グリッド線をぼけさせ、モアレパターンを低減させ得る。
散乱防止グリッド104は、結果として生じる画像内のモアレパターンの低減を可能にする、軌道に沿って移動し得る。散乱防止グリッドの運動軌道は、線形、円形、または楕円形であり得る。さらに、散乱防止グリッド104は、トモシンセシス撮像の間、モアレパターンを低減させるために有効な速度で移動し得る。速度プロファイルは、散乱防止グリッドの速度変動を最小限にし、それによって、グリッド線を低減させ得る。速度プロファイルは、正弦波プロファイルおよび台形プロファイルのうちの1つであり得る。正弦波プロファイルは、運動アルゴリズムを単純化し得る。例えば、図5を参照して以下にさらに図示および説明されるような回転式モータが、正弦波プロファイルを提供するために使用され得る。回転式モータシャフトの一定速度は、例えば、x−軸および/またはy−軸の方向に正弦波プロファイルを産生し得る。台形プロファイルは、正弦波プロファイルと比較して、グリッド線をぼけさせるのにより効果的であり得る。しかしながら、台形プロファイルは、回転式モータにおいて採用することが困難であり得、代わりに、図6を参照して以下にさらに図示および説明されるような線形モータによって提供され得る。散乱防止グリッド104の運動は、散乱防止グリッドが、複数のトモシンセシスばく露の各ばく露の間、モアレパターンの低減を可能にする軌道に沿って移動するように、トモシンセシス撮像の間、X線ばく露と同期され得る。
The
いくつかの実施形態では、散乱防止グリッド104は、部分的または完全のいずれかにおいて、後退可能であり得、および/またはプラットフォーム112とX線検出器110との間の撮像領域から除去され得るように分断可能であり得、および/または散乱防止グリッド104は、異なる構成を有する別のグリッドと交換され得る。例えば、散乱防止グリッド104は、2Dマンモグラフィモードにおける動作のために、撮像領域の外側に後退され、および/または分断され得、トモシンセシスモードにおける動作のために、撮像領域の中に戻され得る。加えて、随意に、散乱防止グリッド104は、2Dマンモグラフィモードで使用され得る。概して、マルチモードマンモグラフィシステムの場合、散乱防止グリッドは、ばく露の間、静止しているかまたは移動するかのいずれかのあるモードに対して視野内にあり、および/または別のモード、例えば、2Dマンモグラフィモード、拡大モード等に対して視野外にあり得る。種々の実施形態では、散乱防止グリッド104は、図2から6を参照して説明される特徴等、本明細書に開示される1つ以上の特徴に従って構成され得る。
In some embodiments, the
図2Aは、複数の隔壁202を有する、従来の散乱防止グリッド200の上面図である。隔壁202は、線形であり、図1および2の両方に示される、y−軸122と平行な長さ方向に延びる。図2Aに示されるx−軸204は、図1では、見えない。散乱防止グリッド200が、従来の2Dマンモグラフィシステムと併用されるとき、散乱防止グリッド200の隔壁202は、隔壁116が冠状面と平行な方向に沿って延びる、散乱防止グリッド104の構成とは対照的に、冠状面126と垂直である。
FIG. 2A is a top view of a conventional
図2Bは、第1の一連の隔壁208と、第1の一連の隔壁と垂直に延びる第2の一連の隔壁210とを有する、従来のセル状散乱防止グリッド206の上面図である。隔壁208および210は、x−軸204およびy−軸122に対して非ゼロ角度で向けられ、それによって、網目状パターンを生成する。図2Aおよび2Bを参照すると、従来の散乱防止グリッド200および206は、典型的には、2Dマンモグラフィ撮像システムにおいて使用される。しかしながら、前述のように、これらの従来のグリッドは、トモシンセシス撮像に関連付けられた課題に対処しない。
FIG. 2B is a top view of a conventional cellular anti-scatter grid 206 having a first series of
図2Cは、図1を参照して図示および前述された散乱防止グリッド104の上面図を示す。図2Cはさらに、隔壁116の長さを図示する。図2Cでは、隔壁116は、x−軸204の方向に沿って長さ方向に延びるように示される(x−軸は、図1の断面図では見えない)。より一般的には、隔壁116は、冠状面126(または、x−z平面)と実質的に平行な任意の軸の方向に沿って長さ方向に延び得る。散乱防止グリッドは、1/(d+t)に等しい隔壁密度によって特徴付けられ得、式中、dは、隣接する隔壁間の距離であり、tは、隔壁の厚さである。ある側面の散乱防止グリッド104の隔壁密度は、約100隔壁/cmである。他の実施形態では、隔壁密度は、典型的には、30〜50隔壁/cmの範囲内の隔壁密度を有する、従来の散乱防止グリッドとは対照的に、少なくとも70隔壁/cm、好ましくは、約100隔壁/cmであり得る。より高い隔壁密度は、結果として生じる画像内のモアレパターンを低減させるために、従来の散乱防止グリッドと比較して、散乱防止グリッドが比較的に短い距離を移動することを可能にする。これは、典型的には、散乱防止グリッドが撮像の間に移動し得る距離に厳しい空間制約を課すトモシンセシス撮像システムにおける散乱防止グリッドの使用を可能にする。散乱防止グリッド104の隔壁密度の増加は、前述のように、トモシンセシス撮像に対する利点を有するが、h/dによって画定される隔壁の密度および/またはグリッド比率の増加(hは、隔壁高さであり、dは、隔壁間の距離である)はまた、X線検出器に到達する主要X線の低減をもたらし得、これは、撮像されている対象への増加放射線線量の送達を必要とすることに留意されたい。
FIG. 2C shows a top view of the
図3Aは、図1の直交軸x、y、およびzによって画定される同一の基準座標系に対する散乱防止グリッドの向きをさらに図示する、複数の隔壁116を有する、散乱防止グリッド104の斜視図を示す。図1の冠状面126は、x−軸204およびz−軸124を含む、x−z平面と平行であり、図1の対象100の矢状面は、y−軸122およびz−軸124を含む、y−z平面と平行である。各隔壁116は、それぞれの長さl、高さh、および厚さtを有する、薄細片である。各隔壁116は、x−z平面または冠状面126と平行なそれぞれの軸に沿って長さ方向に延びるように図3Aに示される。隣接する隔壁は、距離dだけ分離される。隔壁間の隙間は、低X線減衰材料を含み得る。いくつかの実施形態では、散乱防止グリッドは、アルミニウムまたは別の低X線減衰材料から作製される支持体を含み得る。
FIG. 3A shows a perspective view of the
図3Bは、隣接する隔壁間の距離dをさらに図示する、隔壁116を有する、散乱防止グリッド104の側面図を示す。図3Aおよび3Bでは、散乱防止グリッド104の隔壁116は、平行構成で配列されて示され、隔壁は、互に平行である。例えば、図3Aは、他の隔壁の平面と平行な各隔壁116の長さおよび高さによって画定される平面を示す。他の実施形態では、散乱防止グリッドは、集束構成で配列される隔壁を有し得、隔壁は、実質的に、図1のX線源106等のX線源の焦点に向かって集束する。この場合、隔壁の高さおよび長さによって画定される平面は、互に平行ではなく、代わりに、角度が若干ずれ、X線源の焦点からX線検出器へのX線ビームの発散に一致するように向けられ得る。散乱防止グリッドの隔壁の集束は、X線源の焦点から生じる経路に沿って、主要X線の通過を可能にし、他の経路に沿って進行する散乱X線を遮断する。トモシンセシス撮像の間、集束構成で配列される隔壁を有する散乱防止グリッドは、隔壁がX線源の焦点に向かって集束させられたままであるように、X線源の移動に一致して移動させられ得る。集束隔壁を有する散乱防止グリッドはまた、本開示の側面によると、隔壁を撮像されている対象の冠状面と平行な方向に沿って長さ方向に延び得ることを理解されたい。
FIG. 3B shows a side view of the
図4Aは、X線源106と、X線検出器110と、プラットフォーム112と、プラットフォーム112とX線検出器110との間に位置付けられる散乱防止グリッド104とを含む、図1のトモシンセシス撮像装置102の断面側面図を示す。図4Aはさらに、X線源106によって放出され、圧縮された胸部402(圧縮構造は、図4Aに図示せず)を通して伝送される、円錐形X線ビーム400を図示する。前述のように、散乱防止グリッド104は、隔壁が、集束構成で配列され、例えば、X線源と散乱防止グリッドとの間の距離を考慮して、X線源106の焦点からX線検出器110へのX線ビーム400の発散に一致するように構成され得る。
FIG. 4A illustrates the
図4Bは、圧縮された胸部402の上方に位置付けられ、中心軸404と整列される、X線源106をさらに図示する、図1および4Aのトモシンセシス撮像装置102の正面図である。X線検出器110および散乱防止グリッド104は、x−y平面(または、図1の横断面128)と平行に向けられる。散乱防止グリッド104は、x−z平面(または、図1の冠状面126)と平行な方向に沿って長さ方向に延びる隔壁を有する。隔壁はさらに、X線源106の焦点に向かって集束させられ得る。図4Bはさらに、トモシンセシス撮像装置102のコリメータ406を図示する。コリメータ406は、X線源106とプラットフォーム112との間に位置付けられ、撮像されるべき胸部402のみ照射するように、X線ビーム400を制限し、制限されたX線ビーム408をもたらすように構成される。コリメータ406の使用は、撮像されない対象の部分の照射を回避し、結果として生じる画像へのコンプトン散乱X線の寄与をさらに低減させる。
FIG. 4B is a front view of the
図4Cは、X線源106の移動と、X線検出器110および散乱防止グリッド104の相互的な移動とをさらに図示する、図1、4A、および4Bのトモシンセシス撮像装置102の正面図である。トモシンセシス撮像装置102が、2Dマンモグラフィモードで動作しているとき、X線源106は、静止しており、図4Bの中心軸404と整列された位置等、X線源の固定位置に対応する画像が、得られる。トモシンセシス撮像装置102が、トモシンセシスモードで動作するとき、複数のX線画像が、X線源106およびX線検出器110が固定かつ圧迫された胸部402に対して移動するにつれて撮影される。図4Cは、中心軸404に対してある角度で位置付けられたX線源106を示す。図4Cはさらに、X線検出器110および散乱防止グリッド104が、X線源106に向けられたままであるように、中心軸404の周りを回転させられることを示す。散乱防止104の隔壁は、散乱防止グリッドがX線検出器110とともに移動するにつれて、x−z平面(または、冠状面126)と実質的に平行なままであり得る。X線検出器110の運動に結合されている散乱防止グリッドの運動に加え、散乱防止グリッド104はさらに、例えば、図1Bを参照して説明および図示されるように、X線検出器に対して移動し得る。いくつかの実施形態では、散乱防止グリッド104は、X線検出器110とともに回転し得、X線検出器に対して平行移動し得る。例えば、X線検出器110は、トモシンセシス撮像のために、各X線ばく露の間、X線ばく露間のX線源106の異なる角位置に一致するように回転し得、モアレパターンを低減させるように、X線検出器に対して移動し得る。他の実施形態では、散乱防止グリッドは、トモシンセシス撮像の間、X線検出器に合わせて移動する必要はない。例えば、散乱防止グリッドは、静止したままであり得、またはX線検出器と異なる速度で移動し得るか、またはX線検出器と異なる方向に移動し得る。
4C is a front view of the
X線源の単一の軸外中心位置106のみ、図4Cに図示されるが、実際は、画像データは、X線源106のはるかに多数の位置の各々において、例えば、中心軸404に対して−15°〜+15°まで延びる弧の1°毎に、撮影される。いくつかの実施形態では、画像データの撮影は、X線源106、散乱防止グリッド104、およびX線検出器110が、ある位置から次の位置へ移動後、それらのそれぞれの位置に停止されている間に生じ得る。すなわち、X線源106、散乱防止グリッド104、およびX線検出器110に対応する各位置において、X線源106は、励起され、コリメートされたX線ビームを放出し、胸部402のそれぞれの画像を得る。他の実施形態では、X線源106、X線検出器110、および散乱防止グリッド104のうちの1つまたは全部の運動は、連続的であり得、それぞれの組の画像データが、連続運動のわずかなインクリメント、例えば、X線源106の運動の0.1°〜0.5°の弧にわたって蓄積される。さらに、図4Cは、その向きをX線源106に向かって維持するためのX線検出器110の回転を図示するが、他の実施形態では、X線検出器は、例えば、平行であり、かつプラットフォーム112から同一の距離のまま、線形に移動し得る。さらに他の実施形態では、X線検出器110は、X線源106と同一方向に回転する。X線検出器110の回転は、X線源106と同期し、かつ角度比例する。トモシンセシスの間、X線検出器110は、±15°のX線源106の回転の場合、1/3.5の率、すなわち、±4.3°で回転し得る。X線源106が駆動されると、X線検出器110が、ギヤ機構を通して追従する。他の実施形態では、X線源106およびX線検出器110の回転は、図8において以下に説明されるシステムにおけるように、コントローラを介して協調され得る。
Although only a single off-
本明細書に説明されるシステムは、X線源およびX線検出器の一方または両方に対して散乱防止グリッドの移動を可能にする。例えば、図1Aおよび1Bを参照すると、散乱防止グリッド116は、z−軸124と平行な軸に沿って移動し得る(すなわち、X線源106により近いまたはそこからより遠い)。別の実施形態では、散乱防止グリッド116は、y−軸122と平行な軸に沿って移動し得る(すなわち、患者110により近いまたはそこからより遠い)。代替として、または加えて、散乱防止グリッド116は、x−軸(図示せず)と平行な軸に沿って移動し得る(すなわち、患者100に対して並列)。例えば、前述の図4Cに描写されるようなy−軸またはx−軸の周りの枢動移動もまた、想定される。図4Bに描写される中心軸404の周りの回転移動もまた、所望に応じて、利用され得る。
The system described herein allows movement of the anti-scatter grid relative to one or both of the x-ray source and x-ray detector. For example, referring to FIGS. 1A and 1B,
特定の平面または軸に対する移動を可能にする、例示的システムおよび構造が、以下にさらに詳細に説明される。ある軸に沿った散乱防止グリッドの移動は、トモシンセシスと併用されるとき、特に所望の結果を示し得る。単一のモータが、以下の実施例では描写されるが、複数のモータまたはアクチュエータが、特定の用途に対する要求または所望に応じて、散乱防止グリッドと併用され、その要素を任意の方向に移動させ得る。加えて、モータは、複数自由度を有する連結部または他の要素を駆動し、本明細書に定義される任意の平面または軸に対して、所望に応じて散乱防止グリッドを移動させ得る。ギヤシステムが、検出器およびエミッタの一方または両方に対する移動の速度を制御するために利用され得る。 Exemplary systems and structures that allow movement relative to a particular plane or axis are described in further detail below. Movement of the anti-scatter grid along an axis can show particularly desirable results when used in conjunction with tomosynthesis. Although a single motor is depicted in the examples below, multiple motors or actuators can be used in conjunction with an anti-scatter grid to move the element in any direction as required or desired for a particular application. obtain. In addition, the motor may drive a connection or other element having multiple degrees of freedom to move the anti-scatter grid as desired relative to any plane or axis defined herein. A gear system may be utilized to control the speed of movement relative to one or both of the detector and emitter.
図5は、X線散乱を低減させるための装置500の一実施形態の斜視図である。装置500は、本明細書に開示される1つ以上の特徴に従って構成され得る、散乱防止グリッド502を含む。例えば、散乱防止グリッドは、各隔壁がx−z平面(または、図1の冠状面126)と平行な方向に沿って長さ方向に延びる、複数の隔壁を有し得る。装置500はさらに、モータ504を含む。いくつかの実施形態では、モータ504は、ステッパモータまたはサーボモータであり得る。偏心器506は、中心からずれた位置において、モータ504に結合される。さらに、散乱防止グリッド502は、細長い開口部508を含む。細長い開口部508は、隔壁の長さと実質的に平行な方向に沿って細長である。偏心器506は、細長いスロット508を通して挿入される。開口部508は、細長であるので、偏心器506が細長いスロット508を通して挿入された場合、少なくとも1つの間隙が生成される。偏心器506が回転するにつれて、散乱防止グリッド502は、y−z平面と略平行(または、図1の矢状面と平行)方向に沿って前後に移動する。この場合、散乱防止グリッド502は、y−軸122の方向に沿って前後に移動するであろう。偏心器506が細長いスロット508を通して挿入された場合に生成される間隙は、散乱防止グリッドが、x−軸204の方向に沿って移動することを防止する。しかしながら、他の実施形態では、モータ504は、x−軸204に沿って運動を可能にするように、散乱防止グリッド502に結合され得る。散乱防止グリッドに接続された偏心器を利用するモータは、本明細書に説明される任意の平面または軸に対して、任意の所望方向に散乱防止グリッドを移動させるように、所望に応じて向けられ得る。
FIG. 5 is a perspective view of one embodiment of an
図5のモータ504等の回転式モータが、正弦波速度プロファイルを提供するために使用され得る。種々の実施形態では、回転式モータシャフトの一定速度は、例えば、x−軸および/またはy−軸の方向に、正弦波プロファイルを産生し得る。種々の実施形態では、回転式ステッパモータが、正弦波プロファイルを提供するためのコスト効果的機構であり得る。
A rotary motor, such as the
一実施形態では、図1の散乱防止グリッド104は、図5の装置500および散乱防止グリッド502に従って構成され得る。したがって、散乱防止グリッド502は、図1の対象100の矢状面と実質的に平行な第1の方向に沿って移動するように構成され得、さらに、冠状面126と実質的に平行な第2の方向に沿って移動するように構成され得る。
In one embodiment, the
図6は、X線散乱を低減させるための装置600の別の実施形態の斜視図である。装置600は、本明細書に開示される1つ以上の特徴に従って構成され得る、散乱防止グリッド602を含む。装置600はさらに、機構606によって、散乱防止グリッドに結合されるモータ604を含む。種々の実施形態では、モータ604は、線形モータ、ステッパモータ、圧電モータ、または音声コイルであり得る。モータ604は、散乱防止グリッドを図1における対象100の矢状面と平行な方向等の方向に沿って前後に平行移動ささせるように構成され得る。種々の実施形態では、図6のモータ604等の線形モータが、正弦波プロファイルと比較して、グリッド線をぼかすのにより効果的であり得る、台形プロファイルを提供するために使用され得る。しかしながら、線形モータは、回転式モータと比較して、より高価であり得る。利用されるモータのタイプにかかわらず、そのようなモータは、所望に応じて、散乱防止グリッドに接続され、本明細書に説明される任意の平面または軸に対して、散乱防止グリッドを任意の所望の方向に移動させ得る。
FIG. 6 is a perspective view of another embodiment of an
種々の実施形態では、モータ(図5のモータ504または図6のモータ604等)は、正弦波プロファイルおよび台形プロファイルの一方である、速度プロファイルで散乱防止グリッドを移動させるように構成され得、トモシンセシス撮像モードのX線ばく露持続時間と同期され得る。図5および6を参照して前述のように、正弦波プロファイルは、例えば、図5に示されるような回転式モータを使用することによって、実装がより容易かつコスト効果的となり得る。台形プロファイルは、例えば、図6に示されるような線形モータを使用することによって、実装がより高価となり得る。しかしながら、台形プロファイルは、正弦波プロファイルと比較して、モアレパターンをより効果的に低減させ得る。
In various embodiments, a motor (such as
図7は、マンモグラフィシステム、例えば、統合されたマルチモードマンモグラフィシステムのために散乱防止グリッドを後退させるモータが、トモシンセシス画像取得のためのばく露の間、散乱防止グリッドに運動を付与する、同一のモータである、本発明の実施形態を図示する。散乱防止グリッド700(隔壁は図示せず)は、グリッドキャリッジ702に結合される。散乱防止グリッド700およびグリッドキャリッジ702は、モータ704に結合される。そのような結合の非限定的実施例の1つとして、ナット708を介して、グリッドキャリッジ702に結合される、送りねじ706が挙げられる。モータ704をグリッドキャリッジ706に結合するための他の公知の機械的配列も、利用されることができる。本明細書に論じられるように、あるモード708では、モータ704は、散乱防止グリッド700を視野から完全に後退させることができる。代替として、モータ704は、ばく露の場合、視野内に完全に存在しないように、散乱防止グリッド700を部分的に後退させることができる。別のモード708では、モータは、トモシンセシス画像取得等の画像取得のためのばく露の間、散乱防止グリッド700を移動させる。
FIG. 7 shows that the motor that retracts the anti-scatter grid for a mammography system, eg, an integrated multi-mode mammography system, imparts motion to the anti-scatter grid during exposure for tomosynthesis image acquisition. 1 illustrates an embodiment of the present invention that is a motor. Anti-scatter grid 700 (partition not shown) is coupled to
図8は、トモシンセシス撮像システム800内のX線散乱を低減させるためのシステムを描写する。本システムは、X線エミッタ802と、検出器804と、散乱防止グリッド806とを含む。これらの構成の各々は、それぞれ、位置センサ802a、804a、806aを含む。加えて、各構成要素は、それぞれ、1つ以上のアクチュエータまたはモータ802b、804b、806bによって、作動させられ得る(例えば、線形に、回転可能に、枢動可能に等、移動させられる)。位置、向き、移動の速度等を示す信号が、3つの構成要素802、804、806のいずれかを作動させ得るコントローラ808に送信される。したがって、コントローラは、各構成要素の位置を他の構成要素の1つ以上に対して判定し、信号を種々のアクチュエータに送信し、要求または所望に応じて、各構成要素を移動させる。
FIG. 8 depicts a system for reducing x-ray scattering within
図9は、トモシンセシスシステム内のX線散乱を低減させるための方法900を描写する。一実施形態では、X線散乱を低減させる方法900は、本明細書に開示される1つ以上の特徴に従って構成される散乱防止グリッドをトモシンセシス撮像デバイス等のX線撮像装置に対して位置付けることを含み得る。特に、本方法は散乱防止グリッドを、例えば、図1および4に示されるように、トモシンセシス撮像装置のX線源とX線検出器との間に位置付けることを含み得る(動作902)。本方法はさらに、図1から4を参照して図示および前述されるように、胸部のトモシンセシス撮像の間、散乱防止グリッドの複数の隔壁の各隔壁を対象の冠状面と実質的に平行なそれぞれの軸に沿って長さ方向に配向することを含み得る(動作904)。いくつかの実施形態では、散乱防止グリッドは、少なくとも70隔壁/cmの隔壁密度を有し得る。隔壁は、X線源に対して平行構成または集束構成で配列され得る。
FIG. 9 depicts a
いくつかの実施形態では、本方法はさらに、例えば、図1に示されるように、固定または圧迫構造を使用して、対象の胸部の固定および圧迫のうちの少なくとも1つを行なうこと含み得る(動作906)。 In some embodiments, the method may further comprise performing at least one of fixation and compression of the subject's chest using, for example, a fixation or compression structure, as shown in FIG. Operation 906).
種々の実施形態では、X線散乱を低減させる方法はまた、結果として生じる画像内のモアレパターンを低減させることを包含し得る。したがって、X線散乱を低減させる方法はさらに、散乱防止グリッドが、トモシンセシス撮像の間、X線検出器またはエミッタとともに移動するように、散乱防止の運動をX線検出器またはエミッタのものに結合することを含み得る(動作908)。結合されると、散乱防止グリッドは、X線検出器またはエミッタの一方または両方に対して移動させられ得る(動作910)。種々の実施形態では、散乱防止グリッドの移動は、散乱防止グリッドの回転または平行移動を含み得る。いくつかの実施形態では、本方法は、例えば、図1Bに示されるように、トモシンセシス撮像の間、対象の矢状面と実質的に平行な第1の方向に沿って散乱防止グリッドを移動させることを含み得る。いくつかの実施形態では、本方法は、トモシンセシス撮像の間、対象の冠状面と実質的に平行な第2の方向に散乱防止グリッドを移動させることを含み得る。種々の実施形態では、散乱防止グリッドの移動は、散乱防止グリッドを結果として生じる画像中のモアレパターンを低減させるために有効な速度で移動させることを含み得る。例えば、速度プロファイルは、台形プロファイルおよび正弦波プロファイルのうちの1つであり得る。従来の散乱防止グリッドと比較して比較的に高隔壁密度を伴う散乱防止グリッドの使用はさらに、各X線ばく露の間、トモシンセシス撮像装置の制限内のわずかな距離のみ移動させながら、散乱防止グリッドがモアレパターンを効果的に低減させることを可能にするであろう。 In various embodiments, the method of reducing X-ray scattering can also include reducing the moiré pattern in the resulting image. Thus, the method of reducing X-ray scattering further couples the anti-scattering motion to that of the X-ray detector or emitter such that the anti-scatter grid moves with the X-ray detector or emitter during tomosynthesis imaging. (Act 908). When combined, the anti-scatter grid may be moved relative to one or both of the x-ray detector or the emitter (operation 910). In various embodiments, movement of the anti-scatter grid can include rotation or translation of the anti-scatter grid. In some embodiments, the method moves the anti-scatter grid along a first direction substantially parallel to the sagittal plane of the object, for example, as shown in FIG. 1B, during tomosynthesis imaging. Can include. In some embodiments, the method may include moving the anti-scatter grid in a second direction substantially parallel to the coronal plane of the object during tomosynthesis imaging. In various embodiments, the movement of the anti-scatter grid may include moving the anti-scatter grid at a speed effective to reduce moiré patterns in the resulting image. For example, the velocity profile can be one of a trapezoidal profile and a sinusoidal profile. The use of anti-scatter grids with a relatively high bulk density compared to conventional anti-scatter grids further prevents scatter while moving only a small distance within the limits of the tomosynthesis imager during each X-ray exposure. The grid will enable the moire pattern to be effectively reduced.
種々の実施形態では、X線撮像装置は、2Dおよび3Dモードの両方で動作可能であるように構成される、統合されたマンモグラフィおよびトモシンセシス装置であり得る。いくつかの実施形態では、X線散乱を低減させる方法は、2Dおよび3Dモードの両方における撮像のために、本明細書に開示される側面に従って構成される同一の散乱防止グリッドの使用を含み得る。他の実施形態では、本方法は、本明細書に開示される側面に従って構成される散乱防止グリッドを後退させること、または2Dマンモグラフィモードにおける撮像のために、散乱防止グリッドを従来の散乱防止グリッドと切り替えることを含み得る。 In various embodiments, the x-ray imaging device can be an integrated mammography and tomosynthesis device configured to be operable in both 2D and 3D modes. In some embodiments, a method for reducing X-ray scattering can include the use of the same anti-scatter grid configured according to aspects disclosed herein for imaging in both 2D and 3D modes. . In other embodiments, the method retreats an anti-scatter grid configured according to aspects disclosed herein, or an anti-scatter grid with a conventional anti-scatter grid for imaging in 2D mammography mode. Can include switching.
少なくとも一実施形態のいくつかの側面が前述されたが、種々の改変、修正、および改良が、当業者に容易に想起されるであろうことを理解されたい。そのような改変、修正、および改良は、本開示の一部であることが意図され、かつ本開示の範囲内であることが意図される。故に、前述の説明および図面は、一例にすぎず、本開示の範囲は、添付の請求項の適切な構成およびその均等物から判定されるべきである。 While some aspects of at least one embodiment have been described above, it should be understood that various alterations, modifications, and improvements will readily occur to those skilled in the art. Such alterations, modifications, and improvements are intended to be part of this disclosure, and are intended to be within the scope of this disclosure. Therefore, the foregoing description and drawings are merely examples, and the scope of the present disclosure should be determined from the proper construction of the appended claims and their equivalents.
Claims (34)
モータと、
前記モータに結合されている散乱防止グリッドと
を備え、
前記散乱防止グリッドは、複数の隔壁を有し、前記散乱防止グリッドは、前記複数の隔壁の各隔壁が、X線撮像デバイスを使用する対象の撮像の間、前記対象の冠状面と実質的に平行な方向に沿って延びるように、前記X線撮像デバイスに対して位置付けられるように構成されており、
前記モータは、前記X線撮像デバイスの第1のモードにおいて、前記散乱防止グリッドを視野の外へ後退させるように構成されており、前記モータは、前記X線撮像デバイスの第2のモードにおいて、前記散乱防止グリッドを視野内で検出器に対して移動させるように構成されており、
前記検出器は、前記第2のモードにおける前記対象の撮像の間に回転するように構成されており、前記散乱防止グリッドは、前記第2のモードにおいて前記対象を撮像している間に、前記検出器とともに対応する回転方向に回転するように構成されている、装置。 An apparatus for reducing X-ray scattering, the apparatus comprising:
A motor,
An anti-scatter grid coupled to the motor,
The anti-scatter grid has a plurality of partition walls, and the anti-scatter grid is substantially parallel to the coronal surface of the object during imaging of the object using an X-ray imaging device. Configured to be positioned with respect to the X-ray imaging device so as to extend along a parallel direction;
The motor is configured to retract the anti-scatter grid out of the field of view in a first mode of the X-ray imaging device, and the motor is in a second mode of the X-ray imaging device. The anti-scatter grid is configured to move relative to the detector within the field of view;
The detector is configured to rotate during imaging of the object in the second mode, and the anti-scatter grid is configured to image the object in the second mode. An apparatus configured to rotate with a detector in a corresponding rotational direction.
モータと、
前記トモシンセシスモードで撮像するために移動するように構成されているX線源と、
X線検出器と、
前記X線源と前記X線検出器との間に胸部を位置付けるように構成されているプラットフォームと、
前記プラットフォームと前記X線検出器との間に配置されている散乱防止グリッドと
を備え、
前記散乱防止グリッドは、複数の隔壁を有し、前記複数の隔壁の各隔壁は、前記対象の冠状面と実質的に平行な方向に沿って延びている長さを有し、
前記モータは、前記装置の第1のモードにおいて、前記散乱防止グリッドを視野の外へ後退させるように構成されており、前記モータは、前記装置の第2のモードにおいて、前記散乱防止グリッドを視野内で前記X線検出器に対して移動させるように構成されており、前記第2のモードは、前記トモシンセシスモードであり、
前記X線検出器は、前記第2のモードにおける前記対象の撮像の間に回転するように構成されており、前記散乱防止グリッドは、前記第2のモードにおいて前記対象を撮像している間に、前記検出器とともに対応する回転方向に回転するように構成されている、装置。 A device configured to operate in a tomosynthesis mode for imaging of a subject's chest, the device comprising:
A motor,
An X-ray source configured to move for imaging in the tomosynthesis mode;
An X-ray detector;
A platform configured to position a chest between the x-ray source and the x-ray detector;
An anti-scatter grid disposed between the platform and the X-ray detector;
The anti-scatter grid has a plurality of partition walls, and each partition wall of the plurality of partition walls has a length extending along a direction substantially parallel to the coronal surface of the object,
The motor is configured to retract the anti-scatter grid out of view in the first mode of the device, and the motor views the anti-scatter grid in the second mode of the device. And the second mode is the tomosynthesis mode, and the second mode is the tomosynthesis mode.
The X-ray detector is configured to rotate during imaging of the object in the second mode, and the anti-scatter grid is during imaging of the object in the second mode A device configured to rotate in a corresponding rotational direction with the detector.
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